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水力翻板閘門是利用水力和閘門重量相互制衡,通過增設阻尼反饋系統來達到調控水位的目的:當上游水位升高則閘門繞“橫軸”逐漸開啟泄流;反之,上游水位下降則閘門逐漸回關蓄水,使上游水位始終保持在設計要求的范圍內。舉個例子,滾輪連桿式翻板閘門是一種雙支點帶連桿的閘門,由面板、支腿、支墩、滾輪,連桿等部件組成。根據閘門水位的變化,依靠水力作用水力翻板閘門的開啟和關閉。當上游來流量加大,閘門上游水位抬高,動水壓力對支點的力矩大于門重與各種阻尼對支點的力矩時,閘門自動開啟到一定傾角,直到在該傾角下動水壓力對支點的力矩等于門重支點的力矩,達到該流量下新的平衡。流量不變時,開啟角度也不變。而當上游流量減少到一定程度,使門重對支點的力矩大于動水壓力與各種阻尼對支點的力矩時,水力翻板閘門可自行回關到一定傾角,從而又達到該流量下新的平衡。
水力自動翻板閘門又稱為水力自控閘門,該類閘門主要是借助水力和重力作用,在一定水位條件下,以水壓為動力,隨流量變化實現自動啟閉的閘門。這種閘門與其它閘門相比具有制造簡單,運行可靠,管理維護方便,可節省電力,并且造價和管理維修費用低廉等優點。水力自動翻板閘門適用于:①洪水較猛,需要及時開放孔口宣泄洪量;②不論渠道內流量變化如何,要求保持一定的上游水位、下游水位或上下游水位差:③不論渠道的上游水位變化如何,要求泄放恒定的流量:④閘門所在地較偏僻,對閘門進行日常監督有困難等情況。。因此,推廣和使用水力自動閘門具有重要的工程意義和實際意義。水力自動翻板閘門的初始控制條件一經確定,臨時很難改變,故只適用于操作運行條件比較簡單的工程上。
水力自控翻板閘門與鋼壩的優劣對比
(1)脈動(拍打現象)
自動翻板閘門在運行過程中的流態相當復雜,閘門受泄水量和風浪的影響,門前水位往往在變化之中,而閘門隨著門前水位的變化,力系失衡后,閘門的開度也不斷發生變化,嚴重時將會使閘門產生越來越大幅度的擺動,以致不能控制,從而使閘門失衡。出現“拍打”現象時,易導致閘門壩坎結構毀壞,大大縮短翻板門的壽命,甚至使閘門、門基礎全部毀壞。而鋼壩可以有效的避免這一系列現象的發生。
(2)、運行
自動翻板閘門由于其工作原理是由水壓與自重平衡的作用,使門體自動打開,不受人為控制。加上各種運行時的阻卡不一樣,門什么時候開,很難把握。而下游一旦有人畜或其他臨時建筑,在沒有征兆通知,上游就翻壩泄洪,有很多隱患。而鋼壩塌壩與升壩都是人為控制。準備塌壩可提前通知下游,故性很高。
(3)、泥沙淤積對啟門影響
由于自動翻板閘門采用中間支鉸結構,門前泥沙力矩為啟門阻力距,有時致使水力到開啟閘門,因此在閘門下游往往需要增加啟閉輔助設備,即便是如此也很難保證啟閉自如的效果,因為泥沙淤積量常常難以預測。而鋼壩是向一側傾倒淤積或石頭等雜質對壩的升和塌無法形成阻擋,它的淤積力矩為塌壩動力矩,更利于塌壩,更利于泄洪順利進行,不至于導致上游被淹沒的情況發生。
(4)影響泄洪斷面
一般情況,自動翻板門因為考慮到依靠自重翻門,所以門體制作比較厚,當翻倒泄洪時,中間形成一道很厚的阻水面,有時厚度達到1m,嚴重影響泄洪斷面,當上下游水位較大時,易造成將閘門沖走,而鋼壩是向下游傾倒,倒下后壩體在壩底板高層以下,不會形成阻水現象。
(5)關門受阻
當自動翻板閘門打開一段時間,上游水位下降后,需要自動關門時,如果這時泥沙、石頭淤積在閘門的底部或樹枝等浮游硬物卡在轉動支鉸部位時,閘門就無法自動關閉,只能等到上游水放盡,人工清淤后,閘門才能復位,而此時上游河底已露出水面(難看),重新蓄滿水需要很長時間或很多費用,但鋼壩應急泄洪后,根據上游來水情況,當達到上游需要設定水位時,啟動鋼壩的驅動裝置,可以隨時立壩蓄水,門體及附近是否有淤積(包括樹干、樹枝或其他雜物)對立壩沒有任何影響。
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